基于跨學(xué)科概念的信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)融合

【摘要】在初中科學(xué)教學(xué)中有較多的學(xué)習(xí)活動涉及信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)的融合，二者融合的實質(zhì)是要讓學(xué)生學(xué)會進行科學(xué)知識的數(shù)字化學(xué)習(xí)。本文通過對初中科學(xué)數(shù)字化學(xué)習(xí)及其意義的介紹，結(jié)合實際教學(xué)案例，對數(shù)字化學(xué)習(xí)與科學(xué)教學(xué)提出了新的展望。【關(guān)鍵詞】新課標；跨學(xué)科；信息技術(shù)；科學(xué)教學(xué)；數(shù)字化學(xué)習(xí)科學(xué)課程設(shè)置的13個學(xué)科核心概念，是科學(xué)課程的核心內(nèi)容，學(xué)生通過對核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)，理解物質(zhì)和能量、結(jié)構(gòu)和功能、系統(tǒng)和模型、穩(wěn)定與變化4個跨學(xué)科概念。在初中科學(xué)教學(xué)中有較多的學(xué)習(xí)活動涉及信息技術(shù)與科學(xué)教學(xué)的融合，切實將信息技術(shù)融合在學(xué)生的各類活動中，是讓學(xué)生掌握核心概念的一個重要手段。《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》提出：“大力推進信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用，促進信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有利的學(xué)習(xí)工具?！笨梢?，實現(xiàn)信息技術(shù)和學(xué)科課程的整合已成為基礎(chǔ)教育課程改革的焦點之一。信息技術(shù)與中學(xué)科學(xué)課程的整合是指將信息技術(shù)與科學(xué)課程的教與學(xué)有機地結(jié)合起來，融為一體的理念。其主要目的是利用信息技術(shù)，提高科學(xué)課程教與學(xué)的效率，優(yōu)化教與學(xué)的過程，提高科學(xué)教學(xué)的效果，最終實現(xiàn)提高學(xué)習(xí)者科學(xué)素養(yǎng)的目標[1]。由此可見，信息技術(shù)與中學(xué)科學(xué)課程的整合實質(zhì)上就是一種基于信息技術(shù)的科學(xué)課程二次開發(fā)的理論和實踐，它通過信息技術(shù)與科學(xué)課程的互動性雙向整合，促進師生合作教學(xué)方式的實現(xiàn)，建構(gòu)起整合型的信息化課程形態(tài)，進而使信息技術(shù)與學(xué)習(xí)者整合成為有機的連續(xù)體和統(tǒng)一體。數(shù)字化學(xué)習(xí)的要義信息技術(shù)與課程整合，其實質(zhì)是要讓學(xué)生學(xué)會進行數(shù)字化學(xué)習(xí)，包括三個基本點。首先，課程學(xué)習(xí)活動是在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中實施的。即教與學(xué)的活動要在數(shù)字化環(huán)境中進行，包括計算機、多媒體教室、校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等，教與學(xué)活動包括在網(wǎng)上實施講授、演示、自主學(xué)習(xí)、討論學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、虛擬實驗、創(chuàng)作實踐等環(huán)節(jié)。其次，課程學(xué)習(xí)內(nèi)容經(jīng)過數(shù)字化處理并成為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源。包括三層意思：通過教師開發(fā)和學(xué)生創(chuàng)作，把課程學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源，并提供給學(xué)習(xí)者共享；充分利用互聯(lián)網(wǎng)共享的數(shù)字化資源作為課程教學(xué)的素材資源；將數(shù)字化資源與課程內(nèi)容融合在一起直接作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，供學(xué)生進行學(xué)習(xí)、評議、分析和討論。第三，課程學(xué)習(xí)知識是經(jīng)過學(xué)習(xí)者利用信息工具進行重構(gòu)和創(chuàng)造的知識。利用文字處理、圖像處理、信息集成等工具，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進行重組、創(chuàng)作，課程學(xué)習(xí)不僅能夠讓學(xué)生獲得知識，而且能夠幫助學(xué)生建構(gòu)知識。以數(shù)字化學(xué)習(xí)為核心的信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，不同于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，具有如下鮮明的特點：（1）學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的、個性化的，能滿足個體需要[2]；（2）學(xué)習(xí)是以問題或主題為中心的；（3）學(xué)習(xí)過程是進行信息交流的，學(xué)習(xí)者之間是協(xié)作的、合作的；（4）學(xué)習(xí)具有創(chuàng)造性和再生性；（5）學(xué)習(xí)是可以隨時隨地進行的。數(shù)字化學(xué)習(xí)的價值數(shù)字化學(xué)習(xí)改變了學(xué)習(xí)的時空觀念[3]。數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的全球共享，虛擬課堂、虛擬學(xué)校的出現(xiàn)，現(xiàn)代遠程教育的興起，使學(xué)習(xí)不局限在學(xué)校、家庭中，人們可以隨時隨地通過互聯(lián)網(wǎng)進入虛擬學(xué)校學(xué)習(xí)。信息時代，個體的學(xué)習(xí)將是終身的。個體的終身學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者根據(jù)社會和工作的需求，確定繼續(xù)學(xué)習(xí)的目標，并有意識地自我計劃、自我管理、自主努力，通過多種途徑實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標的過程。同時，數(shù)字化學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者具有良好的信息素養(yǎng)。只有學(xué)生具備良好的信息素養(yǎng)，才能夠理解信息帶來的知識，并形成自己的觀點和知識結(jié)構(gòu)。信息素養(yǎng)也是終身學(xué)習(xí)者具有的主要特征，它包含三個基本點：信息技術(shù)基本知識和應(yīng)用技能，指利用信息技術(shù)進行信息獲取、加工處理以及呈現(xiàn)交流的技能；對信息內(nèi)容的分析、批判與理解能力，即對信息的檢索策略，對所要利用的信息源、所獲得的信息內(nèi)容都能進行逐一評估，在接受信息之前，會認真思考信息的有效性、信息陳述的準確性，識別信息推理中的邏輯矛盾或謬誤，確定論點的充分性；能根據(jù)社會需求，整合信息、創(chuàng)造信息以及利用信息，融入信息社會的態(tài)度和能力，指信息使用者要具有強烈的社會責(zé)任心、具有與他人良好合作共事的精神，把信息的整合和創(chuàng)造力作為推動社會進步的力量。由于初中科學(xué)課程本身是在不斷發(fā)展的，為此，在實施信息技術(shù)與中學(xué)科學(xué)課程整合的過程中應(yīng)注意以下兩個問題。第一，通過有效的整合能實現(xiàn)多重教學(xué)目標。學(xué)生能進一步學(xué)習(xí)和掌握信息技術(shù)，深化信息科學(xué)知識的學(xué)習(xí)；學(xué)生通過運用信息技術(shù)能更好地學(xué)習(xí)科學(xué)課程；學(xué)生可以逐步領(lǐng)會整合的思想。第二，選擇合適的內(nèi)容使信息技術(shù)與科學(xué)課程有機地整合。科學(xué)課程具有豐富的內(nèi)容，然而并不是所有的內(nèi)容都適合與信息技術(shù)整合，只有選擇那些具有豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、具有一定的開放性、適合與信息技術(shù)整合的內(nèi)容才可以進行，教師需要對整個教學(xué)設(shè)計進行系統(tǒng)性轉(zhuǎn)變，提供社會背景下的探究學(xué)習(xí)機會。案例描述與評析在學(xué)習(xí)“觀察生物”最后一課“生物的適應(yīng)性和多樣性”時，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于地球上的生物，特別是對瀕臨滅絕的動植物，探究欲望十分強烈，教材上的內(nèi)容已遠遠不能滿足學(xué)生的需求。于是，教師充分運用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的優(yōu)勢，設(shè)計出了以“保護生物的多樣性”為主題的數(shù)字化學(xué)習(xí)活動。整個教室有60臺計算機，通過局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相連，學(xué)生每人一臺計算機。教師的主機裝有“學(xué)生學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)”，可以同時查看16臺學(xué)生機的操作情況。從根本上解決了多媒體教學(xué)中教師壟斷計算機的做法，為充分發(fā)揮其交互性的特點提供了條件，計算機不再是教師授課的工具，而像筆、紙、書本一樣，成了學(xué)生學(xué)習(xí)的工具。在課前通過教師開發(fā)和學(xué)生創(chuàng)作，創(chuàng)建一個“生物多樣性”專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，主要由三塊內(nèi)容組成：教師頁（教學(xué)單元計劃或教案）、學(xué)生頁（學(xué)生活動指導(dǎo)）、交流會話。網(wǎng)絡(luò)資源主要依托自己創(chuàng)辦的專題網(wǎng)站“生物樂園”。上課開始，教師坐在計算機前，發(fā)出計算機同步命令，學(xué)生的計算機上出現(xiàn)了一個保護生物多樣性的網(wǎng)站主頁，教師的鼠標指向引言，利用錄像播放創(chuàng)設(shè)一個生動真實的情境，引起學(xué)生的興趣，伴隨著教師的旁白：“面對這樣嚴峻的現(xiàn)實，我們能做些什么呢？”緊接著教師的鼠標指向任務(wù)欄，通過虛擬的情景——環(huán)保局委任，進行角色扮演。教師趣味性地提出了本課探究的問題，當(dāng)師生共同看完任務(wù)后，讓學(xué)生選擇自己扮演的角色，自由組合小組。教師取消計算機同步命令，指導(dǎo)學(xué)生討論他們的角色，研究主題，創(chuàng)建陳述報告。學(xué)生在網(wǎng)上及圖書館等自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究、小組交流、互相幫助，從而意義建構(gòu)，獲取知識。3～4天后，在多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，各小組代表作項目的口頭陳述，并在作品展示區(qū)展示各小組的研究成果，其他小組的學(xué)生應(yīng)用“保護生物多樣性計劃”的評價量表進行評價，同時在交流會話區(qū)發(fā)表評論和建議。這是一個讓學(xué)生進行數(shù)字化學(xué)習(xí)的主題探究活動。教師通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布課程信息和課程標準，通過網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)作向全班學(xué)生發(fā)送教學(xué)設(shè)計方案、前幾屆學(xué)生的作品和電子演示文稿等，利用多媒體技術(shù)充分表達教學(xué)意圖，并指導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)上搜索資源等方式進行學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢所需的信息，可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)作資源并向教師和同學(xué)發(fā)布自己的作品，還可以通過e-mail或BBS等方式和老師、同學(xué)開展網(wǎng)上的協(xié)作學(xué)習(xí)活動，如專題討論等，教師和學(xué)生之間進行多種方式的交流，如果是老師和學(xué)生無法解決的問題，還可以通過e-mail向各地的專家請教，同時還可以利用網(wǎng)絡(luò)資源重構(gòu)教學(xué)資源等。在這個數(shù)字化學(xué)習(xí)活動中，教師還運用信息技術(shù)建立專題學(xué)習(xí)資源庫——“生物樂園”。由于網(wǎng)上有大量冗余或非真實的信息，教學(xué)效率將會大受影響，有些學(xué)生甚至可能會出現(xiàn)“迷航現(xiàn)象”。對此，開發(fā)專題學(xué)習(xí)資源庫是一種有效的解決辦法，教師可以在互聯(lián)網(wǎng)上收集大量與教學(xué)目標、內(nèi)容相關(guān)的信息資料（文字材料、圖片、動畫、影像等），然后將收集到的資料加工整理，制作成許多相關(guān)的網(wǎng)頁，通過“節(jié)”與“鏈”的方式將信息資源組合成專題資源信息庫。專題學(xué)習(xí)資源庫除了具有專題性、綜合性、實踐性的特點外，還有開放性的特點，學(xué)生本身也是專題學(xué)習(xí)資源庫的開發(fā)者。此外，由于科學(xué)學(xué)科是一門綜合學(xué)科，涉及知識面很廣，互聯(lián)網(wǎng)中有關(guān)科學(xué)學(xué)科知識的各種網(wǎng)站也非常多，我們可以搜集這些有用的網(wǎng)站并進行分類，對學(xué)有余力的學(xué)生，在主頁上還提供專業(yè)網(wǎng)站的超鏈接、搜索工具，讓他們直接上互聯(lián)網(wǎng)瀏覽更多的信息。學(xué)生在教學(xué)過程中隨時可以點擊進入相關(guān)網(wǎng)站搜索信息資料。在數(shù)字化學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生從自己所扮演的角色出發(fā)，依據(jù)自己感興趣的問題，在網(wǎng)絡(luò)上搜索資料、安排學(xué)習(xí)計劃、確定學(xué)習(xí)策略、解決問題，根據(jù)自己的具體情況確定學(xué)習(xí)的進程、學(xué)習(xí)的方式、選擇結(jié)果的表達方式等，真正發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，把信息技術(shù)、信息資源、信息方法、人力資源和課程內(nèi)容有機結(jié)合，共同完成課程教學(xué)任務(wù)。這種新型的教學(xué)方式充分利用了信息技術(shù)的資源功能、信息技術(shù)的交互功能和信息技術(shù)的演示功能。在信息技術(shù)的幫助下，學(xué)生積極主動地獲取科學(xué)知識、處理資料、交流信息，并以電腦作品的形式完成研究目標，形成研究成果，實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)。從更完整意義的整合目標價值觀看，這種整合方式也逐步體現(xiàn)了信息技術(shù)教育的目標價值，在整合的環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)了學(xué)生對信息技術(shù)的興趣，及靈活地檢索信息、傳輸信息、處理信息和展示信息的能力，提高了學(xué)生的信息素養(yǎng)。同時，還培養(yǎng)學(xué)生敢于依據(jù)客觀事實提出自己的見解、善于與人交流、分享與協(xié)作的習(xí)慣，形成尊重別人勞動成果的意識。通過學(xué)習(xí)成果的發(fā)布，展示表現(xiàn)自我的能力，發(fā)展解釋和評價能力，體驗學(xué)習(xí)成功的喜悅；養(yǎng)成與自然和諧相處的生活態(tài)度，初步懂得實施可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的意義。數(shù)字化學(xué)習(xí)的未來展望推進中小學(xué)信息技術(shù)的應(yīng)用，是為了通過信息化的推進，實現(xiàn)中國基礎(chǔ)教育的跨越式發(fā)展。教師要實現(xiàn)觀念的轉(zhuǎn)變，一是要把信息技術(shù)從學(xué)習(xí)對象轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)工具，要把信息化作為提高教育質(zhì)量的一個重要載體，信息技術(shù)的應(yīng)用要和日常的教育教學(xué)結(jié)合起來，真正把信息技術(shù)運用到學(xué)習(xí)之中。二是要把信息技術(shù)作為輔助教學(xué)的手段轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的方式，發(fā)揮信息技術(shù)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動探究、合作交流等方面的優(yōu)勢。讓學(xué)生學(xué)會進行數(shù)字化學(xué)習(xí)，這是信息技術(shù)與課程整合所追求的目標。結(jié)

語新一輪基礎(chǔ)教育課程改革，突出強調(diào)信息技術(shù)與課程的整合，要把信息技術(shù)與課程改革有機地結(jié)合起來，使新課程在一個比較高的水準上推進。只有實現(xiàn)信息技術(shù)與科學(xué)課程的整合，信息技術(shù)才不再僅僅是一種技術(shù)